Fabrício Mainenti
RedatorA antimatéria é, por definição, um pesadelo experimental. E é um pesadelo porque, no instante em que entra em contato com a matéria comum, ambas se aniquilam em um lampejo de energia, tornando a sua manutenção em isolamento um dos maiores desafios técnicos da ciência moderna. Mas isso mudou graças a uma equipe de físicos que conseguiu capturar um único pósitron — a antipartícula do elétron — e mantê-lo suspenso por meses.
Trata-se de um feito publicado na revista Physical Review Letters, que se apresenta como uma forma de testar os pilares sobre os quais se assenta a física moderna. Isso é fundamental, pois, segundo o líder da pesquisa, Gerald Gabrielse, "se ficar provado que eles não são iguais (o elétron e o pósitron), essa seria a maior descoberta na física do último século".
A arte de caçar
Para compreender a magnitude deste trabalho, é preciso saber que a equipe não se limitou a criar antimatéria; eles construíram o que chamam de "cíclotron quântico de um único pósitron". É algo que beira a ficção científica, como observa um dos pesquisadores.
E não é para menos: o pósitron origina-se de uma fonte radioativa de sódio-22, sendo emitido com uma energia enorme. Para estudá-lo, os cientistas precisam resfriá-lo a 300 milikelvins — apenas uma fração de grau acima do zero absoluto. Ou seja, estamos falando de reduzir sua energia em mais de dez ordens de grandeza em um período de tempo muito curto.
O verdadeiro truque de mágica reside na forma como conseguem inseri-lo em uma armadilha magnética para estudá-lo. Nesse processo, os pesquisadores permitem que o pósitron se una brevemente a um elétron para formar o positronium — um átomo exótico e eletricamente neutro.
Dessa forma, por não possuir carga, esse átomo consegue passar por um orifício minúsculo de apenas 625 micrômetros, entrando em uma "armadilha" onde um campo elétrico intenso o ioniza, deixando o pósitron completamente aprisionado.
Mas não é algo simples; trata-se de um processo tão complexo que capturar um único pósitron leva entre 8 e 11 horas. No entanto, uma vez obtido, a partícula permanece dócil e suspensa por meses, permitindo seu estudo.
Por quê?
Todo esse esforço para capturar uma partícula tem um motivo, e a resposta reside em um mistério que intriga a muitos: por que existimos? Segundo o Modelo Padrão da física de partículas, o Big Bang deveria ter criado quantidades iguais de matéria e antimatéria; contudo, o universo atual é composto apenas de matéria. Portanto, algo deve ter quebrado essa simetria, e os físicos buscam essa discrepância há décadas.
Mais especificamente, nesse equilíbrio, um elétron e um pósitron devem ser reflexos perfeitos um do outro: possuem a mesma massa e um momento magnético — conhecido como "fator g" — idêntico em valor, mas com sinais opostos.
O que já sabíamos
Em 2023, essa mesma equipe da Universidade Northwestern conseguiu medir o fator g do elétron com uma precisão impressionante de 0,13 partes por trilhão. No entanto, o recorde atual de comparação entre elétron e pósitron remonta a 1987, estabelecendo que ambos são idênticos com uma precisão de 2,1 partes por trilhão.
Com esse novo cíclotron quântico, o pósitron fica isolado de maneira tão perfeita que os pesquisadores estimam ser possível melhorar a precisão da medição de seu momento magnético em cerca de 30 vezes.
Ainda há um caminho a percorrer
Com esse avanço, fica claro que a máquina desenvolvida funciona; contudo, a medição de alta precisão ainda não foi realizada. Agora, abre-se caminho para que, uma vez controlada a "fera", qualquer pessoa que deseje possa encontrar um significado por trás dela, a fim de extrapolá-lo para as grandes questões que temos.
Imagem de capa | Atlantic Ambience
Texto traduzido e adaptado do portal parceiro Xataka Espanha
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